TimeWheel时间轮算法原理及实现（附源码）

时间轮算法原理及实现

前言
1.时间轮核心
2.简单定时器
3.任务队列
4.优化任务队列
5.简单时间轮
6.多层时间轮

前言

在各种业务场景中,我们总是会需要一些定时进行一些操作,这些操作可能是需要在指定的某个时间点操作,也可能是每过一个固定的时间间隔后进行操作,这就要求我们需要有一个定时调度的逻辑,同时,这种定时操作,既有可能在某一刻数量比较密集,也有可能时间间隔比较密集,这就要考虑定时调度器对性能的影响.

如果在业务逻辑中,存在数量较大的定时任务,且每个定时任务都创建一个只属于自己的的调度管理器负责自身的生命周期及周期任务执行, 这就极大的浪费cpu的资源,降低自身性能.时间轮算法是一种调度模型,可以有效地利线程资源来处理批量周期任务,时间轮调度模型将数量巨大的定时任务绑定在单个调度器上,并统一使用这个调度器来管理,触发以及执行任务.这种模型使得大量延时任务,周期任务以及通知任务的管理变得高效.

1.时间轮核心

时间轮算法的核心是,轮询线程不再是负责遍历所有任务,而只在负责处于其当前时间上的任务.就像钟表一样,时间轮有一个指针会一直旋转,每转到一个新的时间,就去执行挂在这一时刻下的所有任务,当然,这些任务通常是交给其他线程去做,指针要做的只是继续往下转,不会关心任务的执行进度.

下面,我们就从一个最简单的定时任务来一步步优化,看看时间轮到底是怎么设计出来的

2.简单定时器

这种方式最简单,如果想定期执行一个操作,只需要起一个定时器,设置时间间隔,设置回调函数,让它跑就完了.在定时任务非常少的情况下,这种方式没什么问题.如果定时任务的数目很大,并且都有不同的周期,那就产生了非常多的定时器, 这对系统的内存和cpu都产生了很大的压力,程序还没开始跑呢,定时器已经满天飞了…

3.任务队列

为了不产生过多的定时器,我们只使用一个定时器,将所有的定时任务放到一个队列中,每个定时任务都保存一份自己的定时信息,定时器每隔一个周期轮询一遍队列中的所有任务,如果任务的超时时间已到,则执行该任务,如果超时时间还没到,则将该任务的定时信息减掉一个定时器的时间间隔,等到完全减为0时,该任务就可以被执行了, 这个定时器一直这么执行并轮询下去.假设当前定时任务总数有100个,那定时器每个周期会遍历一个100个元素的队列,听上去还可以,那要有1000个的时候,10000个时候,这定时器就太可怜了,像一头老牛